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Giuseppe Castaldo » 15.Le proteine del siero


Le proteine sieriche

Le proteine sieriche ammontano in totale a circa 68-86 g/L e sono costituite da una mescolanza di specie molecolari diverse per natura chimica, origine e funzioni: in particolare, nel siero si trovano sia proteine semplici, coastituite unicamente da aminoacidi, come l’albumina, sia proteine complesse o coniugate nelle quali sono presenti zuccheri, lipidi o loro derivati, legati alla catena proteica con legame di natura covalente e, quindi, sufficientemente stabile.

Caratteristiche chimico-fisiche
In base alla solubilità, le proteine sieriche sono frazionabili in albumine, solubili in acqua e globuline solubili in soluzioni saline.

In condizioni fisiologiche, le proteine sieriche costituiscono una soluzione colloidale sufficientemente stabile, che risulta progressivamente nstabile quando la concentrazione dell’albumina è al di sotto del 50% del totale e la frazione globulinica aumenta.

Metabolismo
Sono sintetizzate prevalentemente dal fegato, ad eccezione delle immunoglobuline (sintetizzate dalle plasmacellule), di alcuni costituenti del sistema del complemento (sintetizzati dai macrofagi), di alcune lipoproteine (sintetizzate dalle cellule intestinali) e da altre proteine endoteliali.

Le proteine sieriche sono in equilibrio dinamico con le componenti dei tessuti e dei liquidi biologici; fattori ormonali (tiroxina e cortisolo aumentano la velocità di sintesi dell’albumina), lo stato nutrizionale e le condizioni generali di salute ne inflenzano la sintesi.

Presentano un turnover peculiare per ogni frazione e sono degradate ed eliminate, principalmente, a livello epatico e gastrointestinale.

Funzioni biologiche delle proteine sieriche

Le proteine plasmatiche sono di interesse in biochimica clinica in quanto rivestono una posizione “strategica” a causa delle strette relazioni tra il metabolismo proteico del fegato e quello degli altri organi e tessuti; inoltre, sono facilmente analizzabili e consentono di ottenere informazioni sul metabolismo proteico dell’intero organismo. Alcune proteine rivestono precise funzioni biologiche nel plasma:

  • Funzione nutritiva (ascrivibile alla frazione albuminica);
  • Capacità tampone (nonostante l’effetto tampone dovuto all’emoglobina sia preponderante, le proteine plasmatiche ne prendono parte);
  • Coagulazione e fibrinolosi (molte proteine coinvolte sono già presenti allo stato attivo nel plasma, altre sono in uno stato inattivo o vengono liberate in conseguenza alla cascata emocoagulativa);
  • Fattori di difesa (immunoglobuline e fattori del complemento);
  • Funzioni di trasporto (le proteine plasmatiche rendono biodisponibili molte sostanze insolubili in acqua-lipidi ormoni steroidei, vitamina, bilirubina, sostanze tossiche, farmaci, alcuni metalli , creando con le stesse dei lagami differenti per affinità e specificità;
  • Mantenimento della pressione colloidoosmotica (l’albumina, sia per la sua concentrazione che per il basso peso molecolare, gioca un ruolo chiave nella distribuzione dei fluidi extracellulari).

Altre proteine, come gli ormoni, alcuni enzimi, presentano una localizzazione plasmatica transitoria, ma non esplicano funzioni biologiche.

Alterazioni delle proteine del siero

Alterazioni nella concentrazione sierica delle proteine possono riscontrarsi sia in condizioni patologiche a carico del metabolismo proteico, sia in situazioni che alterano la volemia, sia infine in concomitanza con specifiche patologie.
Questo sottolinea che il valore assoluto non è indicativo, né riflette generalmente le variazioni quantitative di singole entità proteiche.

L’aumento delle proteine totali può essere causato da:

  • Disidratazione o processi di emoconcentrazione sia fisiopatologici che legati a fenomeni di stasi durante il prelievo: in questi casi si ha un aumento proporziale di tutte le frazioni proteiche;
  • Un aumento delle gamma-globuline, in alcune malattie croniche (es., cirrosi epatica, malattie autoimmuni)
  • Presenza di proteine abnormi (derivate da cloni unicellulari).

Un fenomeno di più frequente riscontro è la diminuzione delle proteine totali:

  • Durante la gravidanza, a causa dei fenomeni di iperidratazione, si riscontra una diminuzione della protidemia generale, che però non indica una diminuzionedelle proteine in senso assoluto.
  • Una reale diminuzione della protidemia si riscontra in seguito a diminuita sintesi proteica (per insufficiente apporto proteico alimentare, malassorbimento, ecc.), o ad aumentata perdita proteica (attraverso il rene, l’intestino, per emorragie, in seguito ad ustioni o neoplasie).

Distribuzione delle proteine negli spazi interstiziali

Il contenuto proteico dei liquidi extravascolari è variabile, in quanto è legato alla composizione proteica del plasma, al peso molecolare delle proteine, alla permeabilità della parete capillare, all’eventale stasi locale di proteine.

In condizioni fisiologiche, le plasmaproteine si distribuiscono negli spazi extravascolari (nel liquido interstiziale, sinoviale e cerebrospinale, nelle cavità sierose e nel liquido intraoculare) in condizioni di equilibrio con il pool plasmatico.

Viceversa, in condizioni patologiche tale equilibrio è spostato e provoca una anomala distribuzione proteica, dovuta a:

  • Modificazioni idrostatiche per aumento della pressione arteriosa capillare o della pressione venosa o per ostruzione dei vasi linfatici;
  • Modificazioni osmotiche da ipoproteinemia, e in particolare da ipoalbuminemia, che provoca una diminuzione del gradiente osmotico tra il plasma e i tessuti e quindi un movimento di H2O verso gli spazi interstiziali;
  • Aumento della permeabilità capillare che caratterizza le patologie infiammatorie. In particolare, se l’integrità anatomica-capillare è preservata, il liquido extravascolare presenta un modesto contenuto in proteine e si parlerà si trasudato; mentre, se per capillare gravmente danneggiati, si riscontra un incremento spiccato della quota proteica e si parlerà di essudato, caratterizzati da una concentrazione proteica superiore a 25-30 g/l.

Elettroforesi delle proteine plasmatiche

Le principali frazioni proteiche vengono separate in base alla loro diversa velocità di migrazione su gel (di acetato di cellulosa o di agarosio) nel caratteristico tracciato a “cinque bande”, che è poi sottoposto a lettura densitometrica.

Componenti del quadro elettroforetico:

  1. Albumina
  2. α1-globuline (α1-glicoproteina, α1-lipoproteina, α1-antitripsina, transcortina, TBG)
  3. α2-globuline (aptoglobina, ceruloplasmina, α2-macroglobulina, eritropoietina, parte delle IgA)
  4. β1-globuline (emopessina, plasminogeno, transferrina, C3- β lipoproteine)
    β2-globuline (alcune frazioni del complemento, parte delle IgM)
  5. γ-globuline (parte delle IgG, immunocomplessi, crioglobuline, postglobuline γ)
Elettroforesi delle proteine plasmatiche

Elettroforesi delle proteine plasmatiche

Quadro proteico elettroforetico (PQ)

Quadro proteico elettroforetico (PQ)


Albumina

Valori di riferimento: 3,6-4,9 g/dl

L’albumina (peso molecolare di 69000 daltons) è sintetizzata e secreta dal fegato (rappresenta il 50% della produzione totale di proteine epatiche). Tempo di persistenza nel siero: circa 20 giorni. È la proteina più abbondante della frazione sieroproteica: costituisce circa 1/2 di tutte le proteine del siero.

Le funzioni principali sono:

  • Il trasporto di acidi grassi, bilirubina, ormoni e farmaci
  • il mantenimento della pressione oncotica, ovvero la pressione osmotica necessaria per la corretta distribuzione dei liquidi corporei nei compartimenti intervascolari e nei tessuti.

La molecola dell’albumina è carica negativamente, come la membrana glomerulare renale, la repulsione elettrostatica impedisce quindi il passaggio dell’albumina nell’urina. In condizioni infiammatorie, es., le sindromi nefritiche questa proprietà viene persa e quindi si nota la comparsa di albumina nelle urine del malato.

Il picco viola indica il picco relativo all’albumina (ALB)

Il picco viola indica il picco relativo all'albumina (ALB)


Albumina (segue)

L’iperalbuminemia è molto rara, si risconta in casi di disidratazione, emoconcentrazione o a seguito di infusione di albumina.

L’ipoalbuminemia (al di sotto di 32 g/l) è responsabile di ipoprotidemia, poiché costituisce da sola il 55-64% delle proteine plasmatiche totali, e si riscontra in caso di:

  • Perdita (patologie infiammatorie renali con albuminuria fino a 50g/die; ustioni; ridotto assorbimento attraverso il tubo digerente);
  • Insufficiente apporto (neoplasie avanzate, diarrea, vomito, patologie infiammatorie intestinali, ecc.);
  • Ipercatabolismo (ipertiroidismo, traumi, gravidanza e lattazione).

Alfa1-globuline

Valori di riferimento: 0,2-0,4 g/dl

Tale frazione elettroforetica esprime principalmente il comportamento dell’α1-glicoproteina, dell’α1-fetoproteina, dell’α1-lipoproteina.

Questa frazione proteica aumenta in gravidanza, nelle malattie infettive, nelle malattie infiammatorie croniche, nell’infarto del miocardio e nelle neoplasie.

Questa frazione proteica diminuisce nella carenza congenita di α1-antitripsina, nella sclerodermia e nella sindrome nefrosica.

La freccia blu indica il picco relativo alle alfa1-globuline

La freccia blu indica il picco relativo alle alfa1-globuline


Alfa1-globuline specifiche

Alfa1-antitripsina
Importante inibitore delle proteasi seriniche extracellulari (come la collagenasi, l’elastasi) che sono liberate localmente nel corso dei processi infiammatori dai leucociti, dal fegato, dal pancres. L’alfa1-antitripsina aumenta in tutte le situazioni infiammatorie causate da infezioni e necrosi dei tessuti. Il deficit di Alfa1-antitripsina nei soggetti che presentano omozigosi per l’allele Z (diminuzione fino al 15%) si può manifestare con epatite neonatale, epatite cronica con negatività dei marker, cirrosi epatica nell’adulto ed enfisema polmonare nella seconda-terza decade di età.

Alfa1-fetoproteina
È presente nei tessuti e nel plasma del feto, la sua concentrazione cala dopo la nascita, anche se è presente costantemente a livelli evidenziabili con tecniche ad elevata sensibilità. Fisiologicamente aumenta in gravidanza. Invece, in condizioni patologiche, sono stati riscontrati valori aumentati di Alfa1-fetoproteina in presenza di epatocarcinoma, teratoma testicolare e nel liquido amniotico e nel siero materno in caso di anencefalia e di spina bifida (difetti del tubo neurale). Invece, nel siero materno l’alfa1-fetoproteina è ridotta in caso di trisomia del cromosoma 21 (Sindrome di Down) del feto.

La freccia blu indica il picco relativo alle alfa1-globuline

La freccia blu indica il picco relativo alle alfa1-globuline


Alfa2-globuline

Valori di riferimento: 0,4-0,8 g/dl

alfa2-macroglobulina
È sintetizzata dal fegato e dai macrofagi, e costituisce circa 1/3 delle alfa2 globuline. È un potente inibitore delle proteasi (come la tripsina, la callicreina plasmatica, la trombina, la plasmina) e quindi, rappresenta un importante punto di collegamento tra le svariate attività enzimatiche che interessano i sistemi della coagulazione e quelli fibrinolitici. La concentrazione sierica della alfa2-macroglobulina aumenta nella sindrome nefrosica, sia in termini relativi per la ritenzione selettiva legata alle dimensioni molecolari, sia in termini assoluti per aumento della sintesi; in gravidanza (circa del 20% in più) e in età senile. La concentrazione sierica della alfa2-macroglobulina diminuisce per attivazione del plasminogeno, in seguito a terapia fibrinolitica con uro o streptochinasi; nella fase acuta dell’infiammazione, nelle pancreatiti e nel carcinoma della prostata, perché si lega al PSA.

Alfa2-globuline (segue)

Ceruloplasmina
È dotata di modesta attività ossidasica verso alcune sostanze di natura aminica e fenolica. Veicola il rame, legando fino a otto atomi di rame per molecola, controllandone l’omeostasi epatica. La concentrazione sierica della ceruloplasmina aumenta in gravidanza, a seguito dell’assunzione di anticoncezionali, nelle infezioni acute, nelle neoplasie e nelle leucemie; e diminuisce nel Morbo di Wilson.
In figura: Tale frazione elettroforetica esprime principalmente il comportamento dell’α2-macroglobulina, dell’aptoglobina, dell’antitrombina III, protrombina, ceruloplasmina, colinesterasi, pre-β-lipoproteine.


Beta-globuline

Valori di riferimento: 0,6-1 g/dl
Quando l’elettroforesi viene realizzata in un tampone contenente ioni Ca++ è possibile osservare uno sdoppiamento in frazioni β1 e β2, di cui la β1 corrisponde alla transferrina e la β2 alla frazione C3 del Complemento.

Transferrina
È deputata al trasporto del ferro nel plasma, ai siti di deposito (fegato e cellule reticolo-endoteliali): il complesso Fe-transferrina è legato da recettori posti sulla membrana cellulare, viene internalizzato e scisso. Diminuzione della transferrina si riscontra nelle sindromi protidodisperdenti; nelle anemie (per neoplasia), poiché il complesso Fe-transferrina viene captato dal sistema reticolo-endoteliale; nelle epatopatie, per diminuzione della sintesi epatica. Aumento della transferrina si riscontra negli stati ferrocarenziali, in gravidanza, nella terapia estro-progestinica.

Beta-globuline (segue)

Frazione C3 del complemento
Aumenti del C3 si riscontrano per blocco del suo catabolismo; nelle reazioni della fase acuta; nell’ostruzione biliare e cirrosi biliare; nella glomerulosclerosi focale (30% dei pazienti). Diminuzione del C3 si risconta per deficit genetico o per “consumo” nella glomerulonefrite post-streptococcica; malattie del collagene; nelle anemie autoimmuni; nell’epatite; nelle batteriemie

In figura: Tale frazione elettroforetica esprime principalmente il comportamento della transferrina, C3, proteina C reattiva, β2-microglobulina, β-lipoproteine, Ig.


Gamma-globuline

Valori di riferimento: 0,9-1,4 g/dl
Comprendono le Immunoglobiline (G, M, A, D, E), un gruppo di proteine eterogenee che migrano principalmente nella zona γ e che costituisce gli anticorpi umorali in grado di facilitare la distruzione degli antigeni estranei all’organismo da parte del sistema immunitario. Sono sintetizzate e secrete dalle plasmacellule (derivanti dai linfo B). La concentrazione delle immunoglobuline aumenta progressivamente fin dalla nascita. Poichè la frazione IgG, in condizioni normali, è prevalente sulle altre, la banda delle γ-globuline è rappresentata soprattutto dalle IgG. Un aumento delle γ-globuline può essere distinto nei quadri della gammopatia policlonale o monoclonale.

Le gammopatie monoclonali sono affezioni caratterizzate dalla iperproliferazione di un clone di cellule della linea linfocitaria B, in assenza di uno stimolo antigenico dimistrabile. Quindi, tutte le immunoglobuline sono omogee per struttura, carica elettrica e caratteristiche antigeniche.
Possono essere sia maligne (mieloma e sindromi linfoproliferative) che asintomatiche o benigne, osi riscontrano associate ad affezioni neoplastiche non linfoidi, processi infiammatori cronici, malattie autoimmuni.

La stimolazione di numerosi cloni di plasmacellule da parte di antigeni o virus epatotropi induce l’incremento di diverse classi di Immunoglobuline (Le gammopatie policlonali); questa situazione si riscontra nelle seguenti malattie: epatopatie, malattie del collagene, e malattie infettive. In partcolare, in alcuni casi di malattie infettive si può avere aumento isolato di una classe di immunoglobuline, che non è diagnostico ma può contribuire alla diagnosi differenziale, e cioè le IgM aumentano nella fase precoce di infezione, le IgG per contatto con un antigene già noto e le IgA nel danno epatico (alcool, contraccettivi orali).

Ipogammaglobulinemia

La concentrazione delle IgG alla nascita presenta valori elevati, a causa dell’eliminazione degli anticorpi di origine materna, e successivamente subiscono una flessione nei primi mesi di vita.
Al decimo anno di età le concentrazioni delle IgG, IgA e IgM rapportate a quelle dell’adulto sono rispettivamente del 100, 66 e 77%.
La diminuzione della sintesi di immunoglobuline è clinicamente associata ad una ridotta resistenza alle infezioni.
Si distinguono deficit immunitari primitivi (globali o parziali) e secondari (a infezioni, neoplasie, trattamento con farmaci, …).
All’elettroforesi l’ipogammaglobulinemia è facilmente riconoscibile quando riguarda le tre classi; il contrario se l’immunodeficienza è selettiva, quindi è necessario integrare con altri esami, es: conteggio e classificazione in sottopopolazioni dei linfociti circolanti, l’esame bioptico linfonodale, ecc.


I materiali di supporto della lezione

Gaw. A. Biochimica Clinica, Milano, Elsevier Masson, 2007

L. Spandrio, Biochimica Clinica, Sorbona, 2000

L. Sacchetti, Medicina di laboratorio e diagnostica genetica, Sorbona, 2007

G. Federici, Medicina di laboratorio, Milano, Mc Graw Hill, 2008

Zatti, Medicina di laboratorio, Napoli, Idelson-Gnocchi, 2006

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